引言

本系列涵盖了使用 React 的所有知识，分为上、中、下三篇。此为上篇，本篇主讲 React 元素渲染。

本系列涵盖 React v16.9，但更多的是 React 全面解析，具体 React v16.9 新特性可查看 [译]React v16.9 新特性。

完整系列包含：

上篇主讲 React 元素渲染，可查看：深入解读 React 核心之元素篇。
中篇主讲 React 元素组件，可查看：深入解读 React 核心之组件篇。
下篇主讲 React Hooks，可查看：深入解读 React 核心之 Hooks 篇。

一、React

React 官网上定义：

React 是一个用于构建用户界面的 JavaScript 库。

首先，让我们看一下这个定义的两个不同部分：

1. React 是一个 JavaScript 库

这意味着它不完全是一个框架。它不是一个完整的解决方案，你经常需要使用更多的库来辅助 React 形成一套完整的解决方案。React 不对解决方案中的其他部分作任何假设。

框架是一个伟大的目标，特别是对于年轻的团队和初创公司。在使用框架时，已经为你做出了许多明智的设计决策，这为你提供了一条清晰的道路，可以专注于编写良好的应用程序逻辑。但是，框架存在一些缺点。对于从事大型代码库开发工作的，并且经验丰富的开发人员来说，这些缺点有时会极具破坏性的。

尽管有些人声称，框架并不灵活。框架通常希望你以某种方式编码所有内容。如果你试图偏离这种方式，框架经常会为此与你发生冲突。框架通常很大并且功能齐全，如果你只需要使用它们中的一小部分，你必须要引入整个框架。不可否认今天这一点正在改变，但仍然不理想，一些框架正在模块化，我认为这很棒，但我是纯 Unix 哲学的忠实粉丝：

编写做一件事并做得好的程序。编写程序以协同工作。 - 道格麦克罗伊

React 遵循 Unix 哲学，因为它是一个小型库，专注于一件事并且非常好地完成这件事。“一件事” 是React定义的第二部分：构建用户界面。

2. React 用于构建用户界面

用户界面（UI）是展现在用户面前，用于与机器交互的媒介。用户界面无处不在，从微波炉上的简单按钮到航天飞机的仪表板。如果我们尝试连接的设备可以识别 JavaScript ，我们就可以使用 React 来描述它的 UI 。由于 Web 浏览器识别 JavaScript ，我们可以使用 React 来描述 Web UI 。

我们只需要告诉浏览器我们想要什么！React 将代表我们在 Web 浏览器中构建实际的 UI。如果没有React或类似的库，我们需要使用原生 Web API 和 JavaScript 手动构建 UI，这并不容易。

当你听到 React 是声明 的陈述时，这正是它的含义。我们用 React 描述 UI 并告诉它我们想要什么（而不是如何做）。React将负责“how”并将我们的声明性描述（我们用React语言编写）转换为浏览器中的实际UI。React 与 HTML 本身共享这种简单的声明能力，但是使用React，我们可以声明代表动态数据的HTML UI，而不仅仅是静态数据。

当 React 发布时，有很多关于它性能的质疑，因为它引入了一个虚拟 DOM 的聪明想法，可以用来协调实际的DOM（我们将在下一节讨论）。

DOM是文档对象模型（Document Object Model）。它是HTML（和XML）文档的浏览器编程接口，将它们视为树结构。DOM API可用于更改文档结构，样式和内容。

虽然今天 React 非常流行的最重要原因之一就是 React 的高性能，但我并没有把它归类为 React 的最好的一点。我认为 React 是一个游戏规则改变者，因为它在开发人员和浏览器之间创建了一种通用语言，允许开发人员以声明方式描述UI并管理其状态（state）上的操作，而不是对 DOM 元素的操作。它只是用户界面“结果”的语言。开发人员只是根据“最终”状态（如函数）来描述接口，而不是采用步骤来描述接口上的操作。当更新该状态时，React会根据它来更新 DOM 中的 UI（高效更新）。

如果有人要求你给出一个 React 为什么值得学习的原因，就是它是一个基于结果的 UI 语言。我们可以将这种语言称为 React语言 。

二、React 语言

假设我们有一个像这样的 todos 列表：

const todos: [
  { body: 'Learn React Fundamentals', done: true },
  { body: 'Build a TODOs App', done: false },
  { body: 'Build a Game', done: false },
];

此 todos 数组是 UI 的起始状态。你需要构建一个 UI 来显示和管理。在这个页面上有三个操作，风别是一个添加新 todo 的表单，一个将 todo 标记为已完成，以及删除所有已完成的 todo 。

这些操作中的每一个都将要求应用程序执行DOM操作以创建，插入，更新或删除 DOM 节点。使用 React ，你不必担心所有这些 DOM 操作。你不必担心何时需要发生或如何有效地执行它们。你只需将 todos 数组置于应用程序的 state 中，然后使用 React 语言命令 React 在 UI 中以某种方式显示该状态：

<header>TODO List</header>

<ul>
  {todos.map(todo =>
    <li>{todo.body}</li>
  )}
</ul>

// Other form elements...

之后，你可以专注于对该todos 数组进行数据操作！你可以添加，删除和更新该数组，React 会将你对该对象所做的更改渲染到浏览器上。

这种基于最终状态建模 UI 的心理模型更易于理解和使用，尤其是当视图具有大量数据转换时。例如，考虑一下可以告诉你有多少朋友在线的视图。该视图的 state 只是目前有多少朋友在线的一个数字。它并不关心刚才三个朋友上网，然后其中一个断线，然后两个加入。它只知道在这个时刻，有四个朋友在线。

三、树协调算法

在 React 之前，当我们需要使用浏览器的API（DOM API）时，我们尽可能避免遍历 DOM 树，那是因为 DOM 上的任何操作都在同一个线程中完成，该线程负责浏览器中发生的所有事情，包括对用户事件的反应：如打字，滚动，调整大小等。

对 DOM 的任何昂贵的操作都可能给用户带来缓慢的操作体验。非常重要的是，你的应用程序执行最小的操作时，应尽可能地批量处理。React 就提出了一个独特的概念来帮助我们做到这一点！

当我们告诉 React 在浏览器中渲染元素树时，它首先生成该树的虚拟表示并将其保存在内存中以供日后使用。然后它将继续执行DOM操作，使树显示在浏览器中。

当我们告诉 React 更新之前渲染的元素树时，它会生成树的新的虚拟表示。现在React在内存中有2个版本的树！

要在浏览器中呈现更新的树，React 不会丢弃已呈现的内容。相反，它将比较它在内存中的2个虚拟版本，计算它们之间的差异，找出主树中需要更新的子树，并且只在浏览器中更新这些子树。

这个过程就是所谓的树协调算法，它是 React 渲染浏览器 DOM 树的一种非常有效的方法。

除了基于声明结果的语言和有效的树协调之外，以下是我认为React获得其广泛流行的其他一些原因：

使用 DOM API 很难。React 使开发人员能够使用比真实浏览器更友好的**“虚拟”浏览**器。React将代理你与DOM进行通信。
React 经常被赋予 Just JavaScript 标签。这意味着它有一个非常小的API可供学习，之后你的 JavaScript 技能使你成为更好的 React 开发人员。这比具有更大 API 的库更具优势。此外，React API 主要是函数（如果需要，还可以选择类）。当你听到 UI 视图是你的数据的函数时，在 React 中确实如此。
学习 React也为 iOS 和 Android 移动应用程序带来了巨大的回报。**React Native **允许你使用 React 技能来构建本机移动应用程序。你甚至可以在 Web ，iOS 和 Android 应用程序之间共享一些逻辑。
Facebook 的 React 团队测试了在 facebook.com 上引入 React 的所有改进和新功能，这增加了社区对库的信任。React版本中很少见到大而严重的错误，因为它们只有在 Facebook 进行彻底的生产测试后才能发布。React 还支持其他频繁使用的 Web 应用程序，如 Netflix，Twitter，Airbnb 等等。

四、React 示例

为了看到树协调算法的实际好处及其所带来的巨大差异，让我们看一个只关注该概念的简单示例。让我们生成并更新两次HTML元素树，一次使用本机Web API，然后使用React API（及其协调工作）。为了简化这个例子，我不会使用组件或 JSX（与React一起使用的 JavaScript 扩展）。我还将在 JavaScript 间隔计时器内执行更新操作。这不是我们编写React应用程序的方式，而是让我们一次关注一个概念。

在此会话中，使用2种方法将简单的HTML元素呈现给显示：

方法1：直接使用 Web DOM API

document.getElementById('mountNode').innerHTML = `
  <div>
    Hello HTML
  </div>
`;

方法2：使用 React API

ReactDOM.render(
  React.createElement(
    'div',
    null,
    'Hello React',
  ),
  document.getElementById('mountNode2'),
);

该 ReactDOM.render 方法和 React.createElement 方法是 React 应用程序中的核心 API 方法。事实上，如果不使用这两种方法，React Web 应用程序就不可能存在。简要介绍一下：

ReactDOM.render

是 React 应用程序渲染到浏览器 DOM 的入口点。它有两个参数：

第一个参数是向浏览器呈现的内容。这是一个 React 元素。
第二个参数是 React 渲染在浏览器上的位置。这必须是存在于静态的 HTML 中的有效 DOM 节点。上面的示例使用了一个特殊 mountNode2元素，该元素存在于playground 的显示区域中（第一个 mountNode 用于本机版本）。

React元素究竟是什么？它是用来描述 Actual DOM 元素的 Virtual 元素。也就是 React.createElement API方法返回的内容。

React.createElement

在 React 中，我们不使用字符串来表示 DOM 元素（如上面的 DOM 示例中），而是使用对方法的调用来表示带有对象的 DOM 元素 React.createElement 。这些对象称为 React 元素。

该 React.createElement 函数有很多参数：

第一个参数是要表示的DOM元素的 HTML 标记，div 在此示例中。
第二个参数为任何属性（如id，href，title，等），如果没有属性，可以使用 null 。
第三个参数是 DOM 元素的内容。我们在那里放了一个 Hello React 字符串。可选的第三个参数以及它后面的所有可选参数，形成渲染元素的子列表。元素可以包含0个或更多子元素。

React.createElement 也可用于从 React 组件创建元素。

React 元素在内存中创建。为了实际在真实 DOM 中显示一个 React 元素，我们使用 ReactDOM.render 来实现将 React 元素的状态映射到浏览器中的真实 DOM 树中。

3. 嵌套 React 元素

我们有两个节点：一个用 DOM API 直接控制，另一个用 React API 控制。

我们在浏览器中构建这两个节点的方式之间唯一的区别是，在 HTML 版本中，我们使用字符串来表示 DOM 树，而在 React 版本中，我们使用纯 JavaScript 调用并使用对象表示 DOM 树。

无论 HTML UI 有多复杂，使用 React 时，每个 HTML 元素都将用 React 元素表示。

示例一：添加多个 HTML 元素，添加一个文本框来读取用户的输入

对于 HTML 版本，你可以直接在模板中注入新元素的标记：

document.getElementById('mountNode').innerHTML = `
  <div>
    Hello HTML
    <input />
  </div>
`;

而对 React 执行相同操作，就需要在 React.createElement 上面的第三个参数之后添加更多参数。为了匹配到在原生 DOM 示例中的内容，我们可以添加第四个参数，这是另一个 React.createElement 呈现 input 元素的调用：

ReactDOM.render(
  React.createElement(
    "div",
    null,
    "Hello React ",
    React.createElement("input")
  ),
  document.getElementById('mountNode2'),
);

示例二：渲染当前时间

可以使用它 new Date().toLocaleTimeString() 来显示简单的时间字符串，并把它放在一个 pre 标签中。

原生 DOM 版本执行的操作：

document.getElementById('mountNode1').innerHTML = `
  <div>
    Hello HTML
    <input />
    <pre>${new Date().toLocaleTimeString()}</pre>
  </div>
`;

在 React 中，我们需要在顶层 div 元素中添加第五个参数。并且，这个新的第五个参数是另一个 React.createElement 调用，创建一个 pre 标签，并且内容为 Date().toLocaleTimeString() ：

ReactDOM.render(
  React.createElement(
    'div',
    null,
    'Hello React ',
    React.createElement('input'),
    React.createElement(
      'pre',
      null,
      new Date().toLocaleTimeString()
    )
  ),
  document.getElementById('mountNode2')
);

因此，你可能认为使用 React 比使用简单熟悉的原生方式要困难得多。那么为什么我们要放弃熟悉的 HTML 并且必须学习 React API 来编写可以用 HTML 编写实现的内容喃？

答案不在于渲染第一个 HTML 视图，这是在于我们如何更新已渲染的 DOM 视图。

4. 更新React元素

我们对 DOM 树进行更新操作。例如：简单地让时间字符串每秒更新。

我们可以使用 setInterval Web 计时器 API 轻松地在浏览器中重复 JavaScript 函数调用。将两个版本的所有 DOM 操作放入一个函数中，命名它 render ，并在 setInterval 调用中使用它以使其每秒重复一次。

以下是此示例的完整代码：

const render = () => {
  // HTML DOM
  document.getElementById('mountNode').innerHTML = `
    <div>
      Hello HTML
      <input />
      <pre>${new Date().toLocaleTimeString()}</pre>
    </div>
  `;
    
  // React DOM
  ReactDOM.render(
    React.createElement(
      'div',
      null,
      'Hello React',
      React.createElement('input', null),
      React.createElement('pre', null, new Date().toLocaleTimeString())
    ),
    document.getElementById('mountNode2')
  );
};

// 每秒更新一次
setInterval(render, 1000);

点击查看实例

请注意两个版本中的时间字符串如何每秒更新。我们现在正在更新 DOM 中的 UI 。

**这是React可能会让你大吃一惊的时刻。**如果你尝试在原生 DOM 版本的文本框中键入内容，则无法执行此操作。这是因为我们每秒都会抛弃原有的整个DOM节点并重新生成它。

但是，如果你尝试在 React 版本中的文本框中键入内容，却可以执行。

虽然整个 React 渲染代码都在计时器内，但 React只更改 pre 元素的内容而不是整个 DOM 树。这就是文本输入框没有重新生成的原因，我们可以输入它。

如果你检查 Chrome DevTools 元素面板中的两个DOM节点，你可以看到这两种方式更新 DOM 的不同。

原生 HTML 版本：div#mountNode 每秒重新生成其整个 DOM 树
React 版本：div#mountNode2 容器中仅 pre 每秒重新生成

这是 React 的智能差异算法。它只在主 DOM 树中更新实际需要更新的内容，同时保持其他所有内容相同。这种差异化过程是可行的，因为它在内存中保留了 React 的虚拟 DOM 表示。无论 UI 视图需要重新生成多少次， React 将只向浏览器提供所需的更新部分。

这种方法不仅效率更高，而且消除了我们考虑更新 UI 的方式的复杂性。让 React 处理关于是否需要更新 DOM 的所有计算模块，使我们能够专注于思考我们的数据（state 状态）以及 UI 展示。

然后，我们根据需要管理数据状态的更新，而不必担心在浏览器的实际 UI 中渲染这些更新所需的步骤（因为我们知道 React 将完全执行此操作并且以更有效的方式执行！）

本文翻译自：https://jscomplete.com/learn/complete-intro-react#reacts-tree-reconciliation

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